JPS605225B2 - Electrode structure of semiconductor devices - Google Patents
Electrode structure of semiconductor devicesInfo
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- JPS605225B2 JPS605225B2 JP52126848A JP12684877A JPS605225B2 JP S605225 B2 JPS605225 B2 JP S605225B2 JP 52126848 A JP52126848 A JP 52126848A JP 12684877 A JP12684877 A JP 12684877A JP S605225 B2 JPS605225 B2 JP S605225B2
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10W—GENERIC PACKAGES, INTERCONNECTIONS, CONNECTORS OR OTHER CONSTRUCTIONAL DETAILS OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10W72/00—Interconnections or connectors in packages
- H10W72/01—Manufacture or treatment
- H10W72/012—Manufacture or treatment of bump connectors, dummy bumps or thermal bumps
Landscapes
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、半導体装置特に半導体装置の電極部分の改良
に関している。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to improvements in semiconductor devices, particularly in electrode portions of semiconductor devices.
従来、例えばシリコンゲートを有するPチャンネルMO
SFET等を含むIC、LSI等においては、その電極
構造として第1図に示す構造が採用されていた。Conventionally, for example, a P-channel MO with a silicon gate
In ICs, LSIs, etc. including SFETs, etc., the structure shown in FIG. 1 has been adopted as the electrode structure thereof.
すなわち、Si基板1の表面に設けられた通常リンガラ
ス(PhoshoSilicateGlass、PSG
と略称される)から成る保護(パッシべ−ション)腰2
上にAIパッド3が形成される。That is, the normal phosphorus glass (PSG) provided on the surface of the Si substrate 1
protection (passivation) waist consisting of
An AI pad 3 is formed thereon.
この祉パッド3は図示されていないが、保護膜2上に設
けられているAI配線層に接続されている。このAIパ
ッド及び上述のAI配線層を保護するためにPSG層4
及びポリィミド系樹脂(PIQと略称される)膜5が設
けられる。このPSG層4とPIQ膜5の二重膜はAI
パッド3上で孔が開けられNパッド3の中央部を露出す
る。露出したAIパッド3に通常NiCr層6、Pd層
7から成る二重層を密着させ、更にこの二重層上にAu
メッキ層8が設けられる。Auメッキ層は、バンプで、
Auメッキ層直下の金属簿層6、7はアンダー・バンプ
・メタル(UBM)層と呼ばれる。ボンディング・ワイ
ヤ又はキャリアテープ等の引出線は、Auバンプ8に熱
圧着されることになる。Although not shown, this safety pad 3 is connected to an AI wiring layer provided on the protective film 2. A PSG layer 4 is used to protect this AI pad and the above-mentioned AI wiring layer.
And a polyimide resin (abbreviated as PIQ) film 5 is provided. This double film of PSG layer 4 and PIQ film 5 is made of AI
A hole is made on the pad 3 to expose the central portion of the N pad 3. A double layer usually consisting of a NiCr layer 6 and a Pd layer 7 is adhered to the exposed AI pad 3, and then an Au layer is placed on top of this double layer.
A plating layer 8 is provided. The Au plating layer is a bump,
The metal layers 6 and 7 directly below the Au plating layer are called under bump metal (UBM) layers. A lead wire such as a bonding wire or a carrier tape is bonded to the Au bump 8 by thermocompression.
この様な構造の電極を有するIC、LSI等の半導体装
置を大量生産する際に、Aしぐッドの不良、保護膜の不
良等の事故がいまいま発生し、製造歩留を低下させる。When mass producing semiconductor devices such as ICs and LSIs having electrodes having such a structure, accidents such as defects in the A board and defects in the protective film often occur, lowering the manufacturing yield.
本発明者は、係る不良事故の原因を調べた結果、次の結
論を得た。アンダー・バンプ・メタル層とPIQ層との
密着性が悪いために、エッチ時間が規定よりほんのわず
かオーバーしてもエッチ液が幻パッドまで浸透しAIパ
ッドを腐蝕する。As a result of investigating the causes of such defective accidents, the inventors came to the following conclusion. Because of the poor adhesion between the under bump metal layer and the PIQ layer, even if the etch time is slightly longer than the specified value, the etchant will penetrate to the phantom pad and corrode the AI pad.
更に第1図に示した構造から明らかな様に、PSG層4
の下にはAIパッド3が置かれており、この様な構造の
バンプ8に引出リードをボンディング(熱圧着)すれば
、上方からかなりの圧力が加えられるためAIパッド3
と重なっている領域はガラス膜の割れが発生する。そこ
で、本発明の目的は、AIパッドの腐蝕やガラス保護膜
の割れ等が生じない信頼性の高い電極構造を有する半導
体装置を提案するにある。Furthermore, as is clear from the structure shown in FIG.
The AI pad 3 is placed below, and if the lead is bonded (thermo-compression bonded) to the bump 8 with this structure, a considerable pressure is applied from above, so the AI pad 3
The glass film will crack in the area where it overlaps. Therefore, an object of the present invention is to propose a semiconductor device having a highly reliable electrode structure that does not cause corrosion of the AI pad or cracking of the glass protective film.
本発明は、上述した不良事故の原因に着目し、アンダー
・バンプ・メタル層をガラス性保護膜「例えばSi02
、PSG等とポリィミド系樹脂(PIQ)保護膜との間
に介在する構造とし、更に「大きい外部圧力が加わるA
Iパッドには割れやすいガラス性保護膜を重ねない構造
とする点に特徴を有するものである。すなわち、本発明
による電極構造は、半導体基板表面上に保護膜を介して
設けられたAIパッドと、このAIパッドとは重ならず
、その周囲を図績するように形成されたガラス性保護層
と、中央部が上記AIパッド上面に密着すると共に周辺
部が上記ガラス保護層に密着するように形成されたアン
ダー・バンプ金属層と、この金属層の中央部を露出し且
つその周辺部及び上記ガラス層上面を被うように形成さ
れたポリィミド系樹脂膜と、上記露出したアンダー・バ
ンプ金属層の中央部に密着して形成された金属メッキ層
とから成るものである。The present invention focuses on the cause of the above-mentioned defective accidents, and the under-bump metal layer is coated with a glass protective film "for example, SiO2".
, PSG, etc. and a polyimide resin (PIQ) protective film.
The I-pad is characterized by a structure that does not include a glass protective film that is easily broken. That is, the electrode structure according to the present invention includes an AI pad provided on the surface of a semiconductor substrate with a protective film interposed therebetween, and a glass protective layer formed around the AI pad without overlapping the AI pad. and an under bump metal layer formed such that the center part is in close contact with the upper surface of the AI pad and the peripheral part is in close contact with the glass protective layer, and the center part of this metal layer is exposed and the peripheral part and the above-mentioned It consists of a polyimide resin film formed to cover the top surface of the glass layer, and a metal plating layer formed in close contact with the center of the exposed under bump metal layer.
以下、本発明の一実施例を説明する。An embodiment of the present invention will be described below.
第2図は、本発明に係わる半導体装置の特に改良された
電極部分の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a particularly improved electrode portion of a semiconductor device according to the present invention.
図中、第1図と同一符号は同一部分を示す。Si基板1
の表面に設けられたパッシベーション膜(Si02及び
/又はPSG)2の所定個所に、多結晶Si層9を蒸着
及びホトェッチ加工ににより設ける。In the figure, the same symbols as in FIG. 1 indicate the same parts. Si substrate 1
A polycrystalline Si layer 9 is provided at a predetermined location of the passivation film (Si02 and/or PSG) 2 provided on the surface of the substrate by vapor deposition and photoetching.
これは、Nパッドとの段差を少なくするためのものであ
る。次にPSG膜10をCVD法で、所望厚さ被着し、
その表面にAIパッド3を形成する。しかる後、AIパ
ッド3の周辺を園績する如く、PSG保護層4を形成す
る。This is to reduce the level difference with the N pad. Next, a PSG film 10 is deposited to a desired thickness by CVD method,
An AI pad 3 is formed on the surface thereof. Thereafter, a PSG protective layer 4 is formed around the AI pad 3.
このPSG保護層4は、AI配線層の保護層として作用
する。この保護層の形成後、蒸着及びホトレジ加工によ
り、NjCr層6、Pd層7から成る二重層を、アンダ
ー・バンプ・メタル(UBM)として設ける。このUB
M層の中央部は、AIパツド‘こ密着し、周辺は、PS
G層4に密着している。このUBM層上を、PIQ膜5
で被い、選択エッチ(プラズマエッチ法等による)によ
り、UBM層の中央部を露出する。次いで、この露出し
たUBM層の中央部上にAuをメッキし、Auバンプ8
を設ける。This PSG protective layer 4 acts as a protective layer for the AI wiring layer. After the formation of this protective layer, a double layer consisting of an NjCr layer 6 and a Pd layer 7 is provided as an under bump metal (UBM) by vapor deposition and photoresist processing. This UB
The center of the M layer is in close contact with the AI pad, and the surrounding area is with the PS.
It is in close contact with the G layer 4. PIQ film 5 is placed on this UBM layer.
The central portion of the UBM layer is exposed by selective etching (eg, by plasma etching). Next, Au is plated on the exposed central part of the UBM layer to form an Au bump 8.
will be established.
この様に形成された第2図の電極構造は、1瓜M層6,
7周辺がPIQ膜5でなく、PSG層4に接着している
ため、UBM層とPSG層4との密着性が強く、従来の
欠点であるエッチング液の浸み込みによるAIパッド3
の腐蝕現象は生じない。The electrode structure shown in FIG. 2 formed in this way consists of one melon layer 6,
Since the periphery of 7 is bonded to the PSG layer 4 instead of the PIQ film 5, the adhesion between the UBM layer and the PSG layer 4 is strong, and the AI pad 3 is prevented from seeping in the etching solution, which is a drawback of the conventional method.
No corrosion phenomenon occurs.
又、第2図から明らかな様に、AIパッド3上には、割
れやすいガラス性保護膜はなく、引出リードをAuバン
プ8にボンデイングしても、ガラス性保護層4の割れる
事故は生じない。Furthermore, as is clear from FIG. 2, there is no easily broken glass protective film on the AI pad 3, and even if the lead leads are bonded to the Au bumps 8, the glass protective layer 4 will not break. .
第3図は、第2図のUBM層上にAuメッキ層を形成す
る場合の一方法を説明する図である。FIG. 3 is a diagram illustrating one method for forming an Au plating layer on the UBM layer of FIG. 2.
図は、半導体基板の上面図で12は一枚のSjウェハに
形成されたIC又はLSIのチップ領域を示し、その周
囲には1 3で示すバンプ形成前のUBM層がある。す
べてのUBM層13はUBMと同じ金属から成る配線層
14で電気的に相互接続される。配線層14は、PIQ
膜5によって被われるが、UBM層13の表面は、Au
メッキするために露出される。配線層14の一端を電源
に接続し、Si基板をAuメッキ液にさらすことにより
、UBM層13上にAuメッキ層8が形成される。そし
て最後に基板をIC又はLSIチップに細分割すること
により、配線層14を除き、各バンプを電気的にアィソ
レーションする。この様な方法によれば、一度に全バン
プが形成され、極めて能率的である。その上、配線層!
4がPIQ膜5で被われているため、配線層14表面に
Auメッキ層8が部分的に付着する不都合も生じない。The figure is a top view of a semiconductor substrate, and numeral 12 indicates an IC or LSI chip area formed on one SJ wafer, around which is a UBM layer before bump formation, numeral 13. All UBM layers 13 are electrically interconnected by wiring layers 14 made of the same metal as the UBM. The wiring layer 14 is PIQ
Although covered by the film 5, the surface of the UBM layer 13 is made of Au.
exposed for plating. An Au plating layer 8 is formed on the UBM layer 13 by connecting one end of the wiring layer 14 to a power source and exposing the Si substrate to an Au plating solution. Finally, by subdividing the substrate into IC or LSI chips, the wiring layer 14 is removed and each bump is electrically isolated. According to such a method, all bumps are formed at once, which is extremely efficient. On top of that, the wiring layer!
Since the wiring layer 4 is covered with the PIQ film 5, the problem that the Au plating layer 8 is partially attached to the surface of the wiring layer 14 does not occur.
第1図は従来の半導体装置の電極部分の断面図、第2図
は本発明の電極部分の断面図、第3図はAuバンプを形
成する過程を説明するための半導体ゥェハの上面図であ
る。
1・・・・・・Si基板、2……保護(パッシベーショ
ン)膜、3・・…・AIパッド、4・・・・・・PSG
層、5・・・…PIQ膜、6……NjCr薄層、7……
Pd薄層、8…・・・Auメッキ層(バンプ)、9……
多結晶Si層、10・・・・・・PSG膜、1 2・・
・・・・ICチップ領域、1 3・・・・・・UBM層
、14・…・・金属配線層。
※′図※2図
菊3図FIG. 1 is a sectional view of an electrode portion of a conventional semiconductor device, FIG. 2 is a sectional view of an electrode portion of the present invention, and FIG. 3 is a top view of a semiconductor wafer for explaining the process of forming Au bumps. . 1...Si substrate, 2...protective (passivation) film, 3...AI pad, 4...PSG
Layer, 5... PIQ film, 6... NjCr thin layer, 7...
Pd thin layer, 8... Au plating layer (bump), 9...
Polycrystalline Si layer, 10...PSG film, 1 2...
...IC chip area, 1 3...UBM layer, 14...metal wiring layer. ※'Figure ※2Figure Chrysanthemum3 figure
Claims (1)
たAlパツドと、上記Alパツドとは重ならず、その周
囲を囲繞する如く半導体基板上に設けられたガラス層と
、中央部が上記Alパツドの上面に密着すると共に周辺
部が上記ガラス層に密着するように形成された金属薄層
と、上記金属薄層の中央部を露出し、且つその周辺部及
び上記ガラス層上面を被うように形成されたポリイミド
系樹脂膜と、上記露出した金属薄層の中央部に密着して
形成された金属メツキ層とから成ることを特徴とする半
導体装置の電極構造。1. An Al pad provided at a predetermined location on a semiconductor substrate via a protective film, a glass layer provided on the semiconductor substrate so as to surround the Al pad without overlapping with the above Al pad, and a glass layer provided on the semiconductor substrate so as to surround the Al pad, and the central portion A thin metal layer that is in close contact with the top surface of the Al pad and has a peripheral portion that is in close contact with the glass layer, and a thin metal layer that exposes the center portion of the thin metal layer and covers the peripheral portion and the top surface of the glass layer. 1. An electrode structure for a semiconductor device, comprising a polyimide resin film formed as described above, and a metal plating layer formed in close contact with the central portion of the exposed thin metal layer.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52126848A JPS605225B2 (en) | 1977-10-24 | 1977-10-24 | Electrode structure of semiconductor devices |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP52126848A JPS605225B2 (en) | 1977-10-24 | 1977-10-24 | Electrode structure of semiconductor devices |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5460559A JPS5460559A (en) | 1979-05-16 |
| JPS605225B2 true JPS605225B2 (en) | 1985-02-08 |
Family
ID=14945349
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP52126848A Expired JPS605225B2 (en) | 1977-10-24 | 1977-10-24 | Electrode structure of semiconductor devices |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS605225B2 (en) |
-
1977
- 1977-10-24 JP JP52126848A patent/JPS605225B2/en not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5460559A (en) | 1979-05-16 |
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